SpaceX inspiracija! Zašto je putnički avion brzine 5 Maha luda ideja koja bi mogla uspjeti?

SpaceX inspiracija! Zašto je putnički avion brzine 5 Maha luda ideja koja bi mogla uspjeti?

Gotovo dva desetljeća otkako je Concorde otišao u mirovinu, zanimanje za nadzvučna putovanja raste, a nekoliko superbrzih aviona je u razvoju. Čini se da su zrakoplovne kompanije zainteresirane: United se već obvezao ponuditi supersonične rute već 2029.

Ali što je s hipersoničnim putovanjem, koje se događa pri brzinama od 5 Macha – pet puta većoj od brzine zvuka – i više? Time bi zrakoplov od New Yorka do Londona stigao za samo 90 minuta, u usporedbi s oko tri sata za Concorde i između šest do sedam sati za obični putnički avion.

Je li to uopće moguće?

U to vjeruje Hermeus, startup sa sjedištem u Atlanti čiji je cilj razvoj hipersoničnih zrakoplova. Već testira novi tip motora za koji kaže da će s vremenom moći postići brzinu od 5 Mach (preko 3000 mph). Motor je dizajniran za mali, bespilotni hipersonični zrakoplov koji Hermeus trenutno stvara za američko ratno zrakoplovstvo, ali u većoj veličini moći će pokretati putnički zrakoplov.

Taj putnički avion je daleko – Hermeus se nada da će ga podići u zrak za prvi probni let prije isteka desetljeća, 2029. – ali budući da njegova tehnologija mora biti izgrađena gotovo u potpunosti iz temelja, tvrtka već planira.
Za početak, bit će puno manji od sadašnjih aviona, pa čak i od Concordea koji je imao kapacitet od oko 100 putnika.

“Kako bismo nam pomogli u dimenzioniranju zrakoplova, u osnovi smo izgradili poslovni model za zrakoplovnu tvrtku”, kaže Piplica, izvršni direktor Hermeusa. “Fokusirali smo se na putnike poslovne klase i prve klase, a onda smo se poigrali s nekim parametrima kao što su brzina i operativni troškovi. Iz toga je proizašao zrakoplov s kabinom za 20 putnika”, dodaje.

To nije daleko od kapaciteta velikog poslovnog zrakoplova, što znači da će postojati samo jedna klasa.

“Očekujemo da će to biti isplativo po današnjim cijenama u poslovnoj klasi”, kaže Piplica, uz napomenu da je teško procijeniti koliko će ljudi biti spremni platiti da lete pet puta brže, jer “na to pitanje zapravo ne možete odgovoriti dok postoji proizvod i imate prave podatke.”

Brže nego ikad

Domet zrakoplova bit će oko 4000 nautičkih milja, dovoljno za transatlantske rute poput New Yorka do Pariza, ali ne i za transpacifičke rute poput LA-a do Tokija, koje bi zahtijevale međuslijetanje.

Rute preko kopna, poput New Yorka do LA-a, ne dolaze u obzir zbog propisa o buci: probijanje zvučne barijere dolazi uz glasno bučanje, što se obično mora dogoditi iznad vode.

Da biste razumjeli koliko je ideja o putničkom avionu brzine 5 Mach odvažna, korisno je pogledati rekorde brzine leta.

Najbrži avion s motorom koji je ikada letio je 9,6 Mach (oko 6800 mph), što je rekord koji je 2004. godine postavio NASA X-43A — bespilotna letjelica dugačka oko 12 stopa.

Budući da je taj let trajao samo nekoliko sekundi, rekord za najduži let iznad 5 Macha pripada Boeingu X-51, još jednom eksperimentalnom zrakoplovu bez posade, koji je 2013. letio više od tri minute brzinom od 5,1 Macha (oko 3400 mph). Oba zrakoplova morala je biti lansirana s visine bombarderom B-52, a zatim dovedena u brzinu raketom, naglašavajući zamršenost ove vrste letova velike brzine.

Za zrakoplove s ljudima u zrakoplovu, trenutni apsolutni rekord brzine iznosi 6,7 Mach (4520 mph), postavljen 1967. od strane X-15. To je u osnovi bila raketa sa sjedištem, dizajnirana da postigne rekord, a također je morala biti lansirana s visine B-52.

Za zrakoplov koji diše zrak – to jest, pokretan je mlaznim motorima, a ne raketom – sposoban sam uzlijetati i slijetati, rekord brzine je “samo” 3,3 Mach (oko 2200 mph), koji je postavio SR- 71 Blackbird, vojni špijunski avion, 1976.

Najveća brzina Concordea, jednog od samo dva nadzvučna putnička aviona koja su komercijalno letjela, bila je 2,04 Macha (1350 mph).

Predloženi putnički zrakoplov Hermeus bi stoga s velikom razlikom potukao trenutni rekord za najbrži zrakoplov koji diše zrak, a dužim letenjem brzinom od 5 Mach nadmašio bi dostignuće trenutno u području eksperimentalnih vozila bez posade ( naravno, drugi bi zrakoplovi u budućnosti mogli pobijediti ove rekorde prije Hermeusa).

‘zrele tehnologije’

Stoga ne iznenađuje da je početni fokus tvrtke na motoru. U veljači 2020. započela su ispitivanja za novi tip dizajna motora, koji se temelji na postojećem modelu koji se koristi u borbenim zrakoplovima, a proizvodi ga General Electric.

Bit će to hibrid dviju tradicionalnih tehnologija: turbomlaznog, koji je sličan onome što koriste zrakoplovi, i ramjet, tipa motora koji radi samo pri nadzvučnim brzinama i više. U početku će motor pokretati Quarterhorse, elegantni hipersonični dron koji Hermeus razvija kroz partnerstvo od 60 milijuna dolara s američkim ratnim zrakoplovstvom.

Zanimljivo je da se pri dizajniranju mlaznog motora koji će raditi brže, dijelovi se uklanjaju, a ne dodaju. U turbomlazni zrak zrak ulazi s prednje strane i prvo se komprimira (kako bi povećao svoj energetski potencijal) rotirajućim lopaticama, a zatim se miješa s gorivom i pali. Rezultirajući vrući plin izbacuje se kroz stražnji dio motora, gurajući avion naprijed.

Iznad 3 Maha, međutim, nema potrebe za komprimiranjem zraka: on će se sam komprimirati pri ulasku u motor, jednostavno tako što mora toliko usporiti. Stoga, za brzine iznad 3 Macha i sve do 6 Maha, često se koristi tip motora koji se zove ramjet – tako se zove jer se doslovno zabija u zrak. Nema pokretnih dijelova, za razliku od turbomlaznih motora, ali uopće ne radi pri brzinama ispod 3 Maha.

Hermeus će svoj hibridni motor koristiti u turbomlaznom režimu pri polijetanja i slijetanja, kao i pri podzvučnim brzinama. Zatim će se motor postupno rekonfigurirati u ramjet način rada kako dostigne 3 Maha i sve do 5 Maha.

“Turbomlazni dio i ramjet dio sami po sebi su zrele tehnologije koje koristimo već 50 godina. Trik je u tome da ih spojimo, pa smo dizajnirali vlastitu arhitekturu oko gotovog turbomlaznog motora, a zatim napravili odatle“, kaže Piplica.

SpaceX inspiracija

Postoji čitav niz problema na kojima Hermeus trenutno niti ne radi, poput vrste održivog goriva za korištenje – budući da će potrošnja biti puno veća od trenutnih mlažnjaka – i ekstremne temperature koje trup hipersonične avion mora biti u stanju izdržati.

Brzina Concordea, koji je putovao manjom od polovice predviđene brzine Hermeusa, bila je ograničena upravo temperaturom, s prozorima i drugim unutarnjim površinama koji su postali topli na dodir do kraja leta.

SR-71 Blackbird je, s druge strane, morao biti izrađen od titana, rijetkog metala koji može izdržati ekstremnu toplinu, a staklo pilotske kabine moralo je biti izrađeno od kvarca, s vanjskom temperaturom koja je dosezala 600 F tijekom misije.

Kao odgovor na skepticizam u pogledu Hermeusovih šansi za uspjeh i potrebe za potencijalno golemim iznosom financiranja, Piplica iznosi analogiju sa SpaceXom Elona Muska.

“Mislim da su ljudi postavljali ista pitanja o novoj svemirskoj industriji u ranim danima SpaceXa”, kaže on. “Ljudi su pogledali ulazak u orbitu i rekli da bi ovo trebalo zahtijevati milijardu dolara, ali SpaceX je to učinio za 90 milijuna dolara, s Falconom 1.”

Hermeus se planira financirati razvojem raznih zrakoplova na putu do svog putničkog zrakoplova, slično kao što je SpaceX razvijao svoje rakete Falcon 1, Dragon, Falcon Heavy i Starship, koje u konačnici služe viziji međuplanetarnih svemirskih letova, a istovremeno generiraju prihod radeći s NASA i komercijalni partneri.

„Ne postoji ništa poput Hermeusa, iako su mnogi slični projekti došli i otišli u prošlosti“, kaže Richard Aboulafia, zrakoplovni analitičar u Teal Groupu. “Čini se da to nikad neće uspjeti. Ako mogu magično stvoriti hipersonični transport u kasnim 2030-ima, a cijena karte je u rangu poslovne klase, onda da, to će biti uspješno.

Ali izgledi da se to dogodi su negdje u 1% raspona.”

Ako i kada hipersonični putnički avion postane stvarnost, kako će biti letjeti na njemu?

“Bit će prilično sličan Concordeu”, kaže Piplica. „Ubrzat ćete dulje nego u današnjem zrakoplovu, gdje se osjećate gurnuti u sjedalu na otprilike 30 sekundi do jedne minute.

“To iskustvo će trajati možda 10 do 12 minuta. Ali kada se podignete na 5 Mach, na 100.000 stopa ili tako nešto, to će biti stvarno glatka vožnja. Gore nema puno zračnog prometa, a atmosfera je relativno benigna.”

Izvor/ CNN/ Foto: Hermeus

KATEGORIJE
OZNAKE
Podijeli

KOMENTARI